架空输电线路在线监测系统项目建议书

架空输电线路在线监测系统项目建议书 架空输电线路在线监测系统 项目建议书

项目名称：架空输电线路在线监测系统项目建议书 申报单位： 地 址： 邮政编码： 联 系人： 电 话： 手 机： 邮 件： 传 真： 主持部门： 申报日期： 3

1．产业关联度分析 电力安全是国民经济持续快速健康发展的基础和保证，与人民群众的生产生活息息相关，事关国家经济发展和社会稳定，是国家安全战略和能源战略的重要组成部分。从国家到地方各级政府都将电力安全放在政府安全预警预案中的重要位置，发展电力安全保护体系，为电力安全预警预案提供有效的保障和支撑，已成为涉及我国经济社会安全稳定发展迫切需要研究的和解决的重要课题。 （1）电力安全对国民经济的重要影响 电力是关系国计民生的基础产业，电力安全是社会公共安全的重要组成部分。随着电网的互联和电网覆盖范围的扩大，大电网一旦发生事故而且不能迅速消除时，很可能导致稳定破坏和不可控的连锁反应，造成大范围、长时间的停电，对社会的稳定和经济安全造成严重影响，这是其他行业的事故无法比拟的，美加“8．1 4”大停电就是个惨痛的教训，美国东北部和加拿大部分地区发生北美有史以来最为严重的断电事件。美国的纽约、底特律和克利夫兰以及加拿大的多伦多、渥太华等城市的交通瘫痪，民众生活陷入混乱。大约30个小时后，供电基本恢复正常，仅后果造成经济损失就达300亿美元，这次大停电也引起了国内外对电力安全问题的广泛关注。因此，必须千方百计确保电网安全可靠运行。电网安全是电力安全的基础，只有实时监控，及时预警和发现电网隐患，保持电网的安全稳定，才能抵御事故的冲击，确保电网的安全稳定。 （2）国内外电力安全形势严峻 近年来电力事故情况频繁，据统计，引起大面积停电的自然灾害从1970年的30起增加到2005年的150起，而人为事件也从55起增加到250起，两者基本上都增加了4倍。电力安全形势严峻每年国家因电力网的损害造成的直接经济损失可达数百亿元。现在国家电力系统的建设重点已经从发电建设转移到电网建设，随着电网建设速度的加快，输配电线路、设备的增加，加强电网安全特别是超大规模输配电和电网安全保障已刻不容缓，对电网的安全保障体系也提出了更高的要求。 （3）实施电力安全检测及防范的技术难度大 4

电网安全监控系统国内尚属空白领域，发展电力安全的科技创新具有紧迫性和重要性。近年来为应对日益严峻的电力安全问题，各大电网公司纷纷加强电网安全建设建立应急预案。加强电网安全，从技术上提高各类装置的可靠性和自动化程度，加强制度建设，才能确保电力安全。为研究和发展新一代电网保护技术国家进行了战略部署出台了一系列支持政策，《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020）》中就有“超大规模输配电和电网安全保障”作为未来研发的重点。 复杂多变气候条件和庞大的电网体系成为电网安全技术所需攻克的难题。我国地域广阔、运行条件复杂，在电力安全技术的研究和工程实践上面临着更多的挑战。我国高海拔、重污秽、覆冰、高地震烈度和多种采动影响区等环境特点对电力安全技术提出了更高要求；这就要求能够对我国的电力系统进行实时地、准确地、大规模的安全监控，但是目前国内能够对电网进行系统的、大规模监控的安全产品尚属空白。电力行业十一五规划计划投资千亿元进行电网建设，电力行业对于系统性的安全监控产品需求迫切。 （4）引入新技术发展电力安全系统势在必行 无线传感网络（Wireless Sensor Networks）是当前国际上备受关注的、由多学科高度交叉的新兴前沿研究热点领域。在国家十一五规划和国家中长期科学和技术发展规划中均有无线传感网的研究内容。无线传感网络是由部署在监测区域内大规模的低功耗、低成本、多功能的微型无线传感器节点协作地实时感知、监测各种环境或目标对象信息，通过嵌入式系统对信息进行智能处理，并自动组织无线通信网络将所感知的信息处理并传送到用户终端。将无线传感网络技术应用于高压电网的安全监控，依托无线传感网络技术实现实时多点监控、数据无线传输、信息直接预处理使几千公里的电力线路可以在控制中心完全掌控，真正实现高压电网无线实时监控。

本项目基于自主知识产权的无线传感网传输协议，面向电网温度检测需求，设计开发高压输电线实时在线监测设备和球形结构太阳能供电系统等软硬件。项目产品具有安装方便、体积小、重量轻、无线传感网低功耗、自组织网络、无线实时数据传输等优点，使监控中心能够实时监测架空送电线路导线温度的 现有的线路温度、弧垂测量装置由于采用CDMA/GPRS无线远程传输方式，能耗高，只能采用高压线互感取电方式，体积和重量都很大，超过了国家电网关于“架空送电线路导线温度在线监测装置技术导则”（4.4基本技术要求(c）:安装在导线\地线上的单个监测单元整体重量应小于2.5KG) 的要求，影响架空线路的安全。 项目产品采用基于短距离无线通信技术，独立球形太阳能供电系统，安装方便、体积小、重量轻、无线传感网低功耗、自组织网络、无线实时数据等特点。而且基于低功耗的无线传感网络技术，可以非常方便的集成微气候传感器、张力传感器、弧垂传感器、图像传感器等，构成架空线路运行和故障综合监测系统，保障电网运行安全。因此，随着我国电力网络的发展市场需求量很大。

2.2产品的供需预测、价格现状及变化趋势 基于无线传感网络的高压输电线实时在线监测设备主要用于架空高压输电线的实时在线温度检测，这一领域的高新技术产品还是一个较新的市场空间，我国的架空输电线路普遍还未采用无线实时检测技术，因此市场容量巨大，并且近年来的年增长率是将近20%。类似些新品的市场空间与利润空间巨大，目前，许多相关产品厂商的利润空间远远高出电子行业的社会平均利润率。 根据我们的分析，当前在国内，具有自主知识产权、技术水平达到国际先进的高压输电线实时在线监测系统的市场情况还处于供不应求的阶段。本产品的技术具有创新性，处于国际先进水平。因相关技术产品还处于供不应求的状 8

况，所以同类产品的价格较高，国外具有类似功能的产品价格在8-10万元人民币，国内目前还没有具备相同技术水平的相关产品，功能相似的低端产品价格在3万元左右。随着行业技术进步和竞争的加剧，预计在5年内，产品的价格还会处于稳定的状态，在5-8年后相关产品的价格将出现下降的趋势。

2.3本项目的质量、档次、市场定位、市场份额与竞争优势 本项目产品首先立足于国内市场，我公司针对该产品市场特点，建立以华北、东北、南网、华东为中心的营销策略。首先在以上区域的主要省市，开展产品的推广工作，逐步向周边省市扩展。 浙江省500kV线路12条，220kV线路299条, 假如一条线路上装6个温度测量装置，220kV线路以上的潜在需求量就有1800个以上，产品出厂单价为3.4万元（不含税），仅浙江省市场需求量就达到6120万元左右。 与当前国内外其他相关产品相比较，本项目产品性能具有明显优势。在具备相同功能的同类产品中处于中高端水平。技术指标的比较如表2-1所示。 表2-1WSN技术、GPRS技术和红外热像技术方案

的比较 WSN技术的测温装置 GPRS技术的测温装置 红外热像仪测温装置 硬件成本 低 中 高

运营费 无 高 ─

功耗 低（ 峰值功率：0.4W） 高（大于1W） 中 重量 ≤1.8Kg ≥4.5Kg ─ 9

体积 球形体积较小（直径≤10cm） 球形体积大（直径≥30cm） ─ 测量精度 ±0.5℃ ±0.5℃ ±2.0℃ 通信方式 WSN CDMA、GPRS ─

供电方式 球形太阳能取电 高压线路感应取电 ─

n安全性 高 低 ─

工作方式 接触式在线监测 接触式在线监测 手持非接触式监测

组网 能多点自组织专网 不能多点自组织专网 ─

与同类产品相比，该项目产品还存在以下三个方面的优势： （1）技术优势 本公司一直在无线传感网自组织网络协议，无线传感网射频模块开发能力、无线传感网网关技术、无线传感网安全技术等处于国内领先水平。研发团队有多年的相关项目研究开发经验，有较强的技术人才优势和行业背景，能保障项目顺利实施。 项目产品关键技术电力线安全监控无线传感系统组网协议、电力线安全监控无线数据传感控制软件、电力线安全监控无线传感系统上位机控制软件已获 10

得软件著作权，因此在国内市场竞争有明显的技术优势。 （2）性价比优势 与现有的导线温度测量系统相比，项目产品采用WSN技术的产品，安装方便、体积小、重量轻，无线传感网低功耗、自组织网络、无线实时数据等优点，采用独立球形太阳能供电系统，还可以用于直流输电线路，地线、架空地线复合光缆上，性能优势显著。 11 3．项目的意义及必要性，国内外现状和技术发展趋势

3.1项目的意义及必要性 随着国家经济的发展,用电负荷不断攀升，在“西电东送、南北互供、全国联网”形势下，长距离、大容量、高电压的输电将越来越多。2010年，一些主要电网的500kV主干线路的输电能力将达到或超过1GW。2020年，大部份500kV主干线的容量将达到1 GW～1.5GW。一些重载短线的正常容量将达2GW，事故方式下将接近3GW。因此，在保障大容量架空送电线路的运行安全前提下，通过技术改造和升级增加现有电网的输送能力, 提高电网运行效率, 以满足日益增长的国民经济发展和人民生活用电需要，具有重要意义。 导线温度是关系输电线路安全的关键参数，在线实时测量导线或导线接头温度,监测导线易受损点的状态，保障线路安全；而且通过在线监测线路的导线温度、风速、日照强度和环境温度等, 计算并控制线路的载流量，根据实际气象条件和线路参数确定的导线输送限额,能有效提高现有架空线路的传输效率。 项目产品采用基于无线传感网技术和独立球形太阳能供电系统，具有安装方便、体积小、重量轻、可自组织网络等优点。主要技术创新点： （1）研究设计了一个具有自主知识产权的的无线传感网传输协议，采用无线自组网技术，实现了快速、安全、可靠的无线组网，支持48个节点的实时数据采集； （2）自主开发了基于ARMU的无线传感网管理终端，实现了传感网与多种通信主干网的融合； （3）自主开发了球状太阳能供电系统，具有重量轻、转换效率高、受光面积大、太阳能利用效率高等优点，保证了导线温度测量装置的可靠稳定运行。 基于无线传感网技术的超低功耗和自组织网络的技术特点，非常方便的集成微气候传感器、张力传感器、弧垂传感器、图象传感器等，构成架空线路运行和故障综合监测系统，保障电网运行安全，有较大的社会经济意义。